plc全自動洗衣機的畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，家庭電器全自動化成為必然的發(fā)展趨勢。全自動洗衣機的產(chǎn)生極大的方便了人們的生活。洗衣機是國內(nèi)家電業(yè)唯一不打價格戰(zhàn)的行業(yè)，經(jīng)過幾年的平穩(wěn)發(fā)展，國產(chǎn)洗衣機無論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領(lǐng)先水平同步。縱觀洗衣機市場，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機一直在市場上占主導(dǎo)地位。</p&g

2、t;<p>　　根據(jù)全自動洗衣機的工作原理,利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制,說明了PLC控制的原理方法,特點及控制洗衣機的特色。PLC的優(yōu)點是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強，運行速度快，壽命長等，為了進一步提高全自動洗衣機的功能和性能，避免傳統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用PLC來控制全自動洗衣機這個課題。全自動洗衣機控制系統(tǒng)利用了西門子S7-200系列PLC的特點,對按鈕,電磁閥,開關(guān)等其他一些輸入/輸出點進行控制,實現(xiàn)了洗衣

3、機洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時間由PLC內(nèi)計數(shù)器控制,所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間?？梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時間定下來,作為固定程序使用,也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地,數(shù)量及油污的程度來編程。該論文就怎樣利用PLC來控制全自動洗衣機進行了調(diào)查，對其中軟件設(shè)計、硬件設(shè)計等問題進行了分析和研究，實現(xiàn)了全自動洗衣機的正常運行和強制性停止功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC；自動；定時；控制<

4、/p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　目 錄II</b></p><p><b>　　緒 論1</b></p><p>　　本課

5、題的研究意義1</p><p>　　本課題研究的主要內(nèi)容2</p><p>　　第一章控制系統(tǒng)的總體方案3</p><p>　　1.1控制系統(tǒng)的比較3</p><p>　　1.2洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述4</p><p>　　第二章 全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)6</p><p>　　2

6、.1全自動洗衣機的分類6</p><p>　　2.2全自動洗衣機的工作原理8</p><p>　　2.3排水和進水系統(tǒng)9</p><p>　　2.4洗滌脫水系統(tǒng)10</p><p>　　2.5電動機及傳動系統(tǒng)10</p><p>　　第三章 主要器件的選擇12</p><p>　　3

7、.1電動機的選擇12</p><p>　　3.2傳感器的選擇12</p><p>　　3.2.1水溫傳感器的選擇12</p><p>　　3.1.2水位傳感器的選擇12</p><p>　　3.2.3渾濁度傳感器的選擇13</p><p>　　3.2.4衣質(zhì)傳感器的選擇13</p><p

8、>　　3.3可編程控制器外部設(shè)計13</p><p>　　3.3.1可編程控制器的選擇13</p><p>　　3.3.2 可編程控制器I/O口分配14</p><p>　　3.3.3 外圍接線圖15</p><p>　　4.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)15</p><p>　　4.2控制系統(tǒng)原理16</p&

9、gt;<p>　　4.3 檢測電路系統(tǒng)17</p><p>　　第五章 軟件設(shè)計19</p><p>　　5.1系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計19</p><p>　　5.2全自動洗衣機的控制要求19</p><p>　　5.4 控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計21</p><p>　　5.5程序語句表24<

10、/p><p><b>　　結(jié) 語25</b></p><p><b>　　參考文獻26</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　本課題的研究意義</b></p><p>　　洗衣機

11、是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡募矣秒娖?，它在賓館、酒店、學(xué)校宿舍等洗衣量大而頻繁的場所的應(yīng)用也非常廣泛。隨著工控水平的提高，傳統(tǒng)的半手控的洗衣機已經(jīng)不能滿足人們對洗衣機自動化的要求了。全自動洗衣機必然是現(xiàn)在人們生活的第一選擇。</p><p>　　PLC作為一款功能強大的控制器運用于洗衣機的設(shè)計，可以讓洗衣機功能更多、更人性化。而且PLC作為一款抗干擾能力強、編程簡單、容易調(diào)試和擴展的控制器，用它設(shè)計的工業(yè)洗衣機使用

12、可靠，操作方便，可以在環(huán)境惡劣的工業(yè)生產(chǎn)中長期正常平穩(wěn)地工作。此外，隨著科技水平可以水平的發(fā)展，PLC成本的不斷降低，人們對物質(zhì)生活要求的不斷提高，對洗衣機穩(wěn)定性和功能的要求越來越高，PLC將發(fā)揮它的可靠性強的特點，在日常生活獲得更大的發(fā)展空間。</p><p><b>　　洗衣機的發(fā)展前景</b></p><p>　　洗衣機的發(fā)展首先表現(xiàn)在洗滌方式發(fā)生巨大變化。原先

13、大多側(cè)重于水流的改變，動力的加大?，F(xiàn)在，超音波、電解水、臭氧和蒸汽洗滌的運用，使洗衣機的去污能力從單純依靠洗衣粉、洗滌劑的化學(xué)作用和強弱變化的水流機械作用，向更高層次的健康、環(huán)保的洗滌方式轉(zhuǎn)變，特別是電解水、超音波技術(shù)在洗衣機行業(yè)的運用幾乎改變了洗衣機的歷史——洗衣不用或少用洗衣粉、洗滌劑，減少化學(xué)品對皮膚的損害和對環(huán)境污染。電解水、臭氧、蒸汽的殺菌除味及消毒功能備受青睞，引發(fā)了洗衣機消費健康潮。</p><p>

14、;　　另一變化就是高自動化、智能化、人性化。從半自動、全自動到現(xiàn)在的人工智能、模糊控制，只需按下按鈕一切搞定！同時，用戶可以按照自己的洗衣習(xí)慣，自主選擇時間和方式，自編和記憶程序讓用戶真正做到隨心所欲。人性化還表現(xiàn)在使用方便和舒適，如子母分洗洗衣機可以做到不同衣物分開洗；斜捅和頂開滾筒可以做到取放衣物方便不需深彎腰；蒸汽烘干功能使得晾曬更加方便，DD直驅(qū)電機在節(jié)能降噪方面效果更加突出，等等。</p><p>　　

15、另外，大容量成為不變的消費趨勢。前幾年，洗衣機容量多為4~5公斤，6公斤的大容量尚很少見?，F(xiàn)在，7公斤的容量已經(jīng)很普通，8公斤也正常?，F(xiàn)代人居空間不斷擴大，對寬敞、舒適、方便要求更多，大能容小，大容量洗衣機一臺可頂一套。業(yè)內(nèi)人士表示，尖端洗滌技術(shù)的革新，所表現(xiàn)出的洗衣方式更加注重健康和個性化，已在市場發(fā)展中備受歡迎。</p><p>　　本課題研究的主要內(nèi)容 </p><p>　

16、　本課題需研制出可靠性高、易于操作的全自動洗衣機控制方法，該系統(tǒng)采用PLC控制，主要包括電動機正反轉(zhuǎn)控制、離合器控制、進排水電磁閥控制、循環(huán)控制、保護和聯(lián)鎖。 </p><p>　　研究的具體內(nèi)容包括： </p><p>　?。?） 深入了解洗衣機的發(fā)展、結(jié)構(gòu)及控制要求。 </p><p>　　（2） 控制系統(tǒng)設(shè)計。

17、包括硬件設(shè)計，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件設(shè)計，編程方法。</p><p>　?。?）對編寫好的編譯程序進行實際調(diào)試。</p><p>　　第一章控制系統(tǒng)的總體方案</p><p>　　1.1控制系統(tǒng)的比較 </p><p>　　PLC系統(tǒng)的特點： </p><p>　　1）可靠性高，PLC

18、作為一種通用的工業(yè)控制器，它各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強，平均無故障時間長。 </p><p>　　2）使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號的數(shù)量，形式，驅(qū)動能力等都可以根據(jù)實際控制要求進行選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換，近年來，PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。

19、60;</p><p>　　3）編程簡單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨特的，多種面向廣大工程設(shè)計人員的編程語言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡潔，明了適合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒有計算機知識的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真，且與計算機控制容易。 </p><p>　　單片機系統(tǒng)的特點： </

20、p><p>　　1）要求環(huán)境，單片機對環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差。 </p><p>　　2）編程和PLC相比難以學(xué)習(xí)，主要是單片機采用匯編語言或者c語言，這些高級語言和PLC語言相比，難以學(xué)習(xí)。 </p><p>　　3）功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它結(jié)構(gòu)簡單，處理速度快。</p><p>　　PLC自問世以來

21、，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標準化，國際電工委員會（IEC）先后頒布了PLC標準的草案第一、二、三稿，并在1987年作了如下的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程控制器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及基有關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)

22、聯(lián)成一個整體，易于擴充基其功能的原則設(shè)計的。”總之，可編程控制器是一臺專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的計算機，它是將傳統(tǒng)的計算機技術(shù)、繼電器技術(shù)和通信技術(shù)相融合而發(fā)展起來的一種新型的控制裝置。在具體的國內(nèi)工業(yè)應(yīng)用中，由于它不是針對某一具體的工業(yè)應(yīng)用，因此它的硬件應(yīng)根據(jù)實際需要來進行配置，其軟件則根據(jù)控制要求進行編寫。</p><p>　　1.2洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述</p><p>　　全自動洗衣

23、機采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。在全自動洗衣機中，洗衣機洗滌、脫水程序是由單片機為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于單片機的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序相對復(fù)雜；其次，在設(shè)計控制系統(tǒng)硬件時．要有多種電路保護裝置，如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護及欠壓保護等等 這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率無形地增加了維修成本費用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛運用的PLC能克服單片機的缺點。它是整體模塊，集中了驅(qū)

24、動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。</p><p>　　圖1 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框。</p><p>　　第二章 全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1全自動洗衣機的分類</p><p>　　全自動洗衣機在結(jié)構(gòu)上大致可分為3中類型，即波

25、輪式，滾筒式和攪拌式。我國的洗衣機在結(jié)構(gòu)上主要有波輪式和滾筒式兩類，產(chǎn)品的類型以波輪式為主，其他類型為輔。首先做一下比較：</p><p>　　滾筒式洗衣機具有如下性能：</p><p>　　1）更好的軟化衣物纖維，減小洗滌過程中衣物的損傷和變形，并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬松。</p><p>　　2）提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物質(zhì)與污物

26、的化學(xué)反應(yīng)速度，提高洗衣粉中酶的活性，同時有利于溶解汗?jié)n，血漬，降低灰塵，油污的粘附作用，從而可在同樣的洗凈比下大幅度降低洗滌過程對機械力的需求。</p><p>　　3）溫度高有利于污物在水中的擴散。</p><p>　　4）高溫能有效的殺死一些細菌。</p><p>　　沒有加溫的洗滌的波輪式洗衣機無論怎樣的水流，要達到一定的洗凈比，都必須有足夠的機械力，而機械

27、力對衣物是由損傷的，這就決定了波輪式洗衣機的磨損率大大高于滾筒式洗衣機。</p><p>　　各種新水流基本原理是一樣的，就是盡量以紊亂的水流減小衣物的纏繞，增大水流的沖刷力以用于洗滌，與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之間的摩擦方式相比，水流沖刷對衣物的損傷較小。</p><p>　　滾筒式洗衣機有如下特點：</p><p>　　1）磨損低，沒有纏繞，機械傳動部分簡單

28、可靠，壽命長于波輪式洗衣機。</p><p>　　2）自動化程度高，可以自動投放洗衣粉，漂白粉等，為不同質(zhì)地的棉制品，化纖制品，羊毛制品設(shè)計了不同的洗滌程序和洗滌溫度，使洗滌更為科學(xué)。設(shè)有防皺浸泡功能，可將洗好的衣物浸泡在清水里，到晾曬前再甩干，避免衣物甩干后不能及時取出晾曬而起皺。</p><p>　　省水，省洗衣粉。滾筒式洗衣機不需要水位高過衣物，從而可節(jié)約用水，并可減少洗衣粉的投放量

29、。</p><p>　　高溫洗滌有一定的滅菌作用。</p><p>　　洗滌過程噪聲小，滾筒式洗衣機屬封閉式洗滌，可以有效屏蔽內(nèi)桶轉(zhuǎn)動聲和水流聲；而波輪式洗滌的水流聲，脫水內(nèi)桶轉(zhuǎn)動聲是不可避免的且剎車裝置和電磁閥動作聲音也很大。</p><p>　　由于滾筒式洗衣機的價格大大高于波輪式洗衣機，所以波輪式洗衣機仍然受到普遍歡迎。波輪式洗衣機的特點：</p>

30、<p>　　水流方面。現(xiàn)在波輪式全自動洗衣機出現(xiàn)了一種新水流的形式。如LG的拳擊棒，松下的雙瀑布，榮事達的網(wǎng)絡(luò)水流等都采用了這種水流。</p><p>　　程序控制器。新推出的波輪式全自動洗衣機均采用單片機程序控制器，原來的機械式程序控制器基本上已被淘汰。各廠家生產(chǎn)的各種型號的波輪式全自動洗衣機的控制程序有所不同。如在模糊控制的洗衣機中，單片機通過采集水位傳感器，布量傳感器，光傳感器的信號以及電動機

31、的轉(zhuǎn)速，判斷出衣物的質(zhì)地，多少，贓物程度，從而自動調(diào)整對衣物進行合理的洗滌。</p><p>　　不銹鋼內(nèi)桶。波輪式洗衣機采用了不銹鋼內(nèi)桶，減小衣物和內(nèi)桶壁摩擦力，從而減輕衣物的磨損。</p><p>　　同心洗。同心洗是直接把電動機軸與洗衣桶主軸同心安裝，直接驅(qū)動。使洗滌和脫水時洗衣桶振動減小，噪聲降低。</p><p>　　變頻波輪式洗衣機可以對不同質(zhì)地的衣物自

32、動選擇不同的電動機轉(zhuǎn)速，從而給不同質(zhì)地的衣物以恰當(dāng)?shù)南礈鞆姸?，在保證洗得干凈的同時，也最大限度地降低衣物的磨損。同時還可以在脫水甩干時，由慢到快地啟動，使衣物在桶內(nèi)分布均勻，脫水效果好，同時由于衣物均勻分布在洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在軸心上，可以減小振動，降低噪聲，但是價格較貴。</p><p>　　波輪式全自動洗衣機通常都采用將洗滌（脫水）桶套裝在盛水桶內(nèi)的同軸套桶式結(jié)構(gòu)，雖然它們各自牌號和型號都不同，但其

33、結(jié)構(gòu)都是由洗滌，脫水系統(tǒng)，進，排水系統(tǒng)，電動機和傳動系統(tǒng)，電器控制系統(tǒng)以及支撐機構(gòu)5大部分組成的。支撐機構(gòu)主要有箱體，吊桿及控制臺組成，它除了安裝和連接洗衣機的各種零件外，還具有減振及防護，裝飾的作用。</p><p>　　圖2 全自動套筒洗衣機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2全自動洗衣機的工作原理</p><p>　　以日常生活中最常見的波輪式全自動洗衣機為

34、例，洗衣機的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩水）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電控系統(tǒng)使進水閥打開，經(jīng)進水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動

35、機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。波輪式全自動洗衣機的實物示意圖如圖所示</p><p>　　2.3排水和進水系統(tǒng)</p><p>　　波輪式全自動洗衣機的進排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對桶內(nèi)的水位進行檢測和控制，洗衣機上都安裝有水位控制器（水位開關(guān)）。波輪

36、式全自動套桶洗衣機使用最多的水位開關(guān)是空氣壓力式開關(guān)，主要有氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點開關(guān)3部分組成，用來監(jiān)視水位的高低。此外電磁閥分進水和排水電磁閥，進水電磁閥是洗衣機上的自動進水開關(guān)，它受水位開關(guān)動斷觸點的控制。而排水電磁閥是全自動洗衣機上的自動排水裝置，同時還起改變離合器工作狀態(tài)。進水、排水電磁閥是采用電流流過線圈形成磁場的原理，洗衣機電磁閥在進，排水時使用，220V交流電壓與電磁閥線圈接通，形成磁場，電磁線圈吸合。自動打開

37、香蕉閥門，洗衣機里的水就順著管道流出去了。斷電后，電磁閥線圈失去電流，磁場消失，電磁鐵松開，橡膠閥門自動關(guān)閉，洗衣機里的水就流不出去。</p><p><b>　　2.4洗滌脫水系統(tǒng)</b></p><p>　　它主要有盛水桶，洗滌桶和波輪組成。盛水桶又稱為外桶，主要用來盛放洗滌液。盛水桶固定在鋼制底板上，通過4根吊桿懸掛在洗衣機箱體上。電動機，離合器，排水閥等部件都

38、裝在桶底下面。洗滌桶又稱為脫水桶或者離心桶，也稱為內(nèi)桶，它的主要功能是用來盛放衣物，在洗滌或漂洗時配合波輪完成洗滌或漂洗功能，在脫水時便成為離心式的脫水桶。波輪是全自動洗衣機中對衣物產(chǎn)生機械作用的主要部件。按波輪的形狀來分，基本上有小波輪（直徑在160mm左右）的渦卷式水流和大波輪（直徑在300mm左右）新水流兩類。</p><p>　　2.5電動機及傳動系統(tǒng)</p><p>　　波輪式全

39、自動套桶洗衣機的電動機及傳動系統(tǒng)主要由電動機和離合器組成，離合器又有普通離合器和減速離合器兩種。其中普通離合器用在采用小波輪的套桶洗衣機上，這種洗衣機在洗滌或者漂洗時波輪的轉(zhuǎn)速和脫水時離心桶的轉(zhuǎn)速相同，目前各種大波輪新水流套桶洗衣機普遍采用減速離合器，它在洗滌，漂洗時波輪的轉(zhuǎn)速較慢，而脫水時離心桶的轉(zhuǎn)速較快。電動機同時作為洗滌和脫水時的動力源，普遍采用主，副繞組完全對稱的電容式電動機。由于一般全自動套桶洗衣機的額定洗滌容量較大，因此電動

40、機的功率較大。采用減速離合器的全自動套桶洗衣機傳動系統(tǒng)的原理如圖所示：</p><p>　　圖3 采用減速離合器的全自動套桶洗衣機傳動系統(tǒng)的原理圖</p><p>　　電動機與固定在離合器下端的大傳動帶盤之間用V帶傳動。經(jīng)第一級減速后大傳動帶盤得到150r/min的轉(zhuǎn)速。當(dāng)洗衣機處于洗滌或漂洗狀態(tài)時，再經(jīng)離合器內(nèi)部的行星齒輪減速后，使波輪得到175r/min低轉(zhuǎn)速。此時，洗滌（脫水）桶不動

41、。當(dāng)洗衣機處于脫水狀態(tài)時，離合器輸出的是未經(jīng)減速的850r/min的高轉(zhuǎn)速，驅(qū)動脫水桶和波輪作同步高速運轉(zhuǎn)。對于使用普通離合器的小波輪套桶洗衣機來說，有區(qū)別的僅僅是離合器內(nèi)部沒有行星齒輪減速機構(gòu)，因此在洗滌或漂洗時其波輪的轉(zhuǎn)速與脫水時的轉(zhuǎn)速時相同的。</p><p>　　第三章 主要器件的選擇</p><p><b>　　3.1電動機的選擇</b></p>

42、<p>　　由于家庭提供的電源限制故選單相電容運轉(zhuǎn)式異步電動機。以3.6公斤全自動洗衣機為例，由于全自動洗衣機的脫水桶直徑較大，這一偏心不能不考慮，所以計算時應(yīng)以洗滌物可能產(chǎn)生前最大偏心為計算依據(jù)。脫水時電機功率比洗滌時要大，在確定電機功率時應(yīng)以脫水時消耗的功率為依據(jù)，也就是說脫水時電機功率就是該洗衣機所確定的電機額定功率。由于在計算時一些因素如電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量等沒考慮，造成一些偏差，所以3.6公斤全自動洗衣機電機額定功

43、率選為180瓦。符合全自動洗衣機的功率范圍120W～250W。</p><p>　　故選擇YY104-180型號單相電容運轉(zhuǎn)式電動機，功率180瓦,額定電壓220V，轉(zhuǎn)速1350r/min，電流1.7A。</p><p><b>　　3.2傳感器的選擇</b></p><p>　　3.2.1水溫傳感器的選擇</p><p&g

44、t;　　水溫檢測可用熱敏電阻或MTS102 半導(dǎo)體溫度檢測器。洗衣機水溫一般為4 ℃～40 ℃,在該溫度范圍內(nèi)MTS102線性好,溫度敏感,水溫檢測常選用它。</p><p>　　3.1.2水位傳感器的選擇</p><p>　　對于PLC控制的洗衣機,要求水位的檢測必須是連續(xù)的,諧振式水位傳感器是利用電磁諧振電路LC 作為傳感器的敏感元件,將被測物體的變化轉(zhuǎn)變?yōu)長C 參數(shù)的變化,最終以頻率

45、參數(shù)輸出。其工作原理是將水位的高低通過導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個測試內(nèi)腔氣體變化的壓力,驅(qū)動內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動,帶動隔膜中心的磁芯在某線圈內(nèi)移動,從而線圈電感發(fā)生變化。由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。故常采用諧振式水位傳感器。</p><p>　　3.2.3渾濁度傳感器的選擇</p><p>　　渾濁度傳感器主要采用紅外光電傳感器。由紅外發(fā)射管發(fā)出一定強度的紅外光,紅外接收管在溶液的另一側(cè)接

46、收紅外線。紅外線在溶液中透光性的大小就決定接收方產(chǎn)生光電電流的大小,光電流經(jīng)整形放大和數(shù)據(jù)處理后,就可以判斷出水的渾濁程度。</p><p>　　3.2.4衣質(zhì)傳感器的選擇</p><p>　　衣質(zhì)的檢測一般在洗滌之前，且主要用來測定所洗衣物屬于棉類還是化纖類。在一定水位的前提下不同的衣物成分不同,其布阻抗就不同。為了測出衣質(zhì),先加入一定的水并讓電機轉(zhuǎn)動,突然切斷電源,由于慣性作用電機會維

47、持短時間旋轉(zhuǎn)。此時電機處于發(fā)電機狀態(tài),會產(chǎn)生一定感應(yīng)電勢并逐漸衰減到零。由于衰減速率與布阻抗有一定的線性關(guān)系,通過對定子繞組兩端電熱進行整流和檢測,經(jīng)光電隔離后形成脈沖,脈沖信號多，則布阻抗小,反之亦然。經(jīng)過幾次測量就可以判斷出布阻抗,通過推理得出衣質(zhì)。故選擇電阻傳感器。</p><p>　　3.3可編程控制器外部設(shè)計</p><p>　　3.3.1可編程控制器的選擇</p>

48、<p>　　根據(jù)輸入信號及輸出信號的數(shù)量，經(jīng)過初略計算， 輸人點數(shù)為6點，輸出點數(shù)為6點；輸人、輸出信號都是數(shù)字量。增加20%備用量，以便隨時增加控制功能：</p><p>　　輸入點數(shù)為： 6×(1+20%)=7.2</p><p>　　輸出點數(shù)為： 6×(1+20%)=7.2</p><p>　　根據(jù)I/O點數(shù)，可選松下FP0-C

49、16型可編程控制器，其輸入點8點，輸出點8點，擴展模塊可用點數(shù)為16點。</p><p>　　3.3.2 可編程控制器I/O口分配</p><p>　　圖6 可編程控制器I/O口分配表</p><p>　　3.3.3 外圍接線圖</p><p>　　圖7 可編程控制器外圍接線圖</p><p>　　洗衣機要實現(xiàn)衣服的洗

50、滌，漂洗和脫水，就要通過上述動作來實現(xiàn)，而這些動作可以通過PLC控制來實現(xiàn)。同時加上開關(guān)和按鈕，數(shù)碼管顯示器，蜂鳴報警器和欠電壓檢測保護電路等，就可以形成完整的PLC控制系統(tǒng)。通過軟件編程達到對整個洗衣過程進行檢測控制和用戶交互。</p><p>　　此外，在少數(shù)全自動洗衣機上，以繼電器作各電氣工作部件驅(qū)動電路的電源開關(guān)，由PLC控制繼電器觸點開關(guān)的通斷，實現(xiàn)洗衣機的程序運轉(zhuǎn)。</p><p&

51、gt;　　第四章 電氣控制系統(tǒng)</p><p><b>　　4.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　波輪式全自動洗衣機的電氣控制系統(tǒng)由于洗衣機型號的不同而不盡相同，但電氣控制系統(tǒng)主要有程序控制器，電動機，進水電磁閥，排水電磁閥，水位開關(guān)，安全開關(guān)及各種功能選擇開關(guān)等組成的，控制的基本原理也都一樣。全自動洗衣機能實現(xiàn)洗衣的自動化，整個洗衣過程都是在程序控制器的“

52、指揮”下進行的。如把離合器比作全自動套桶洗衣機的心臟，則程序控制器就是全自動洗衣機的“大腦”。如圖所示以程序控制器為核心的波輪式全自動套桶洗衣機控制系統(tǒng)的基本原理方框圖。</p><p>　　圖4 波輪式全自動套桶洗衣機控制系統(tǒng)的基本原理方框圖。</p><p><b>　　4.2控制系統(tǒng)原理</b></p><p>　　程序控制器中存儲著多種

53、程序，一旦通過選擇開關(guān)選好某種程序后，程序控制器便按這種程序自動實施對電動機，進水和排水電磁閥的控制。安全開關(guān)又稱為蓋開關(guān)，在洗衣機運行過程中起安全保護作用，它的功能為：在洗衣機工作時誤開蓋，安全開關(guān)便會切斷電動機電源，自動中斷程序；在脫水過程中如桶內(nèi)衣物擺放不均勻而產(chǎn)生大幅度振動時，安全開關(guān)自動中斷脫水過程，啟動蜂鳴器。按照采用的程序控制器的不同，波輪式全自動套桶洗衣機的電氣控制電路可分為電動機驅(qū)動式程序控制器和單片機式程序控制器電路

54、。電動機驅(qū)動式程序控制器又稱為機械式程序控制器，它具有程序組合量大，工作可靠，抗干擾能力強，而且能直接控制較大電流等優(yōu)點，單片機程序控制器具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡便，功能齊全，運行可靠等優(yōu)點。目前，機械式程序控制器基本上已被淘汰。用PLC（單片機）控制的全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：</p><p>　　圖5 全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　PLC在系統(tǒng)

55、中是處于中心位置，水位開關(guān)的PLC的輸入信號控制開關(guān)，進水閥，排水閥和電動機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構(gòu)。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電動機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定，而電動機的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。</p><p>　　4.3 檢測電路系統(tǒng)</p><p>　　檢測電路主要由各類傳感器組成。在洗衣過程中起決定作用的物理量有衣

56、量、衣質(zhì)、水位、水溫和渾濁度等,這些物理量都需要有適當(dāng)?shù)膫鞲衅鱽慝@取信息,并轉(zhuǎn)換成PLC能接收的電信號。</p><p><b>　　1）水位傳感器</b></p><p>　　水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強度、洗滌時間等參數(shù)。</p><p><b>　　2）渾濁度傳感器</b></p><p&

57、gt;　　人工洗衣時可以隨時用眼睛檢查衣物是否洗凈，但在洗滌桶內(nèi)的衣物不斷地進行翻滾運行，無法直接撿測衣物的洗凈程度。全自動洗衣機通過采用光傳感器檢測洗滌液的透光率，從而間接撿測了洗凈程度。在洗衣機排水管兩側(cè)分別安裝紅外發(fā)光管和光電接收管。洗滌前，排水管中充滿清水，光電接收管受光導(dǎo)通，以此時光敏三極管輸出電壓為設(shè)定值。洗滌開始后，衣物上的污垢不斷地擴散到洗滌液中， 洗滌液逐漸變渾濁，致使透光率降低．相應(yīng)地，光敏三極管的輸出電壓也隨之下降

58、。經(jīng)過一段時間后，該輸出電壓趨于穩(wěn)定值，洗滌過程結(jié)束，然岳進漂洗階段。</p><p><b>　　3）衣質(zhì)傳感器</b></p><p>　　衣質(zhì)傳感器又叫布質(zhì)傳感器，它是為檢測衣物的質(zhì)地而設(shè)置的。根據(jù)衣物纖維中棉纖維、化學(xué)纖維所占比例的大小，衣物的布質(zhì)分為“柔軟棉”、“較硬棉”、“棉與化纖”以及“化纖”四個擋 。 </p><p><

59、b>　　4）衣量傳感器</b></p><p>　　衣量傳感器又稱衣物負載傳感器，它是用來檢測洗衣時衣物量多少的。當(dāng)洗滌桶內(nèi)注入一定量的清水后將衣物放入桶內(nèi)，這時讓驅(qū)動電機以斷續(xù)通電運轉(zhuǎn)的方式工作一分鐘左右。利用電機繞組上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，經(jīng)光電隔離及比較整型，產(chǎn)生脈沖信號。這種矩形脈沖數(shù)目與電機慣性轉(zhuǎn)過的角度成比例。若衣物多，則電機受到的阻力大，電機慣性轉(zhuǎn)過的角度就小，相應(yīng)地，傳感器產(chǎn)生的脈沖

60、就少，這樣就間接地“測量 出了衣物量的多少。下一步需要做的就是，根據(jù)衣物量來設(shè)定水位。</p><p>　　衣質(zhì)傳感器和衣量傳感器是同一個裝置，只是檢測的方法不同。在進行衣質(zhì)檢測時。首先使洗滌桶內(nèi)的水位比設(shè)定水位低一個擋級，然后仍按照測衣物量的方法讓驅(qū)動電機以通斷電的方式工作一段時間。檢測每次斷電期間衣量傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)并求其平均值。用測衣量時得到的脈沖數(shù)減去測衣質(zhì)時得到的脈沖數(shù)，二者之差即可以判別衣質(zhì)。若桶內(nèi)

61、的衣物棉纖維所占比例大，脈沖數(shù)差就大，若化學(xué)纖維所占比例大脈沖數(shù)差就小。</p><p><b>　　5）水溫傳感器</b></p><p>　　適當(dāng)?shù)南匆聹囟扔欣谖酃傅淖兓??？梢蕴岣呦礈煨Ч?。水溫傳感器裝在洗滌桶的下部。以熱敏電阻為檢測元件。測定打開洗衣機開關(guān)時的溫度為環(huán)境溫度，注水結(jié)束時的溫度為水溫，將所測溫度信號輸給PLC。</p><p&

62、gt;<b>　　第五章 軟件設(shè)計</b></p><p>　　5.1系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計</p><p>　　全自動洗衣機工作原理：全自動洗衣機的洗衣桶(外桶)和脫水桶(內(nèi)桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水(甩水)用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電動控制系

63、統(tǒng)，使進水閥打開，經(jīng)進水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。</p><p>　　5.2全自動洗衣機

64、的控制要求</p><p>　　1）PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準備好啟動；</p><p>　　2）啟動時開始進水；</p><p>　　3）水滿(上限位)時停止進水并開始洗滌正轉(zhuǎn)；</p><p>　　4）正轉(zhuǎn)30s后暫停；</p><p>　　5）暫停2s后開始洗滌反轉(zhuǎn)；</p><p&g

65、t;　　6）反轉(zhuǎn)30s后暫停；</p><p>　　7）暫停2s后，若正、反轉(zhuǎn)未滿5次時，返回從正洗開始的動作；</p><p>　　8）暫停5s后，若正、反洗滌滿5次時則開始排水；</p><p>　　9）水位下降到低水位時開始脫水井繼續(xù)排水；</p><p>　　10）脫水30s即完成一次從進水到排水的大循環(huán)過程；</p>

66、<p>　　11）若完成2次大循環(huán)，洗完報警3s后自動停機；</p><p>　　12）可以按“停止”按鈕實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警；</p><p>　　13）可以按“排水”按鈕實現(xiàn)手動排水。</p><p>　　5.3 控制系統(tǒng)順序功能圖</p><p>　　圖 9 全自動洗衣機控制系統(tǒng)順序功能圖</p>

67、<p>　　PLC 投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。按下啟動按鈕時開始進水，水滿(即水位到達高水位)時停止進水，2s后開始正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌30s后暫停，暫停2s后開始反轉(zhuǎn)洗滌。反轉(zhuǎn)洗滌30s 后暫停，暫停2s 后，若正、反洗滌未滿5 次，則返回從正轉(zhuǎn)洗滌開始的動作; 若正、反洗滌滿5 次時，則開始排水。排水水位若下降到低水位時，開始脫水并繼續(xù)排水。脫水30s即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。若未完成2 次大循環(huán)，

68、則返回從進水開始的全部動作，進行下一次大循環(huán); 若完成了2 次大循環(huán)，則進行洗完報警。報警3s結(jié)束全部過程，自動停機。若按下停止按鈕，可以手動排水和手動脫水。</p><p>　　5.4 控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計</p><p>　　圖10 PLC控制系統(tǒng)的梯形圖</p><p>　　按下啟動按鈕S1，X0 動合觸點閉合，內(nèi)部輔助繼電器R10得電為“1”，同時R10動合

69、觸點閉合自鎖; R10動合觸點閉合使輸出繼電器Y1 得電為“1”，進水閥打開，開始注水。到高水位檢測傳感器，K1 閉合，使其動斷觸點X1 斷開，進水閥關(guān)閉; 同時X1動合觸點閉合，計時器T0開始通電計時，2s 后T0 動合觸點閉合，輸出繼電器Y2 得電為“1”，洗衣機開始正轉(zhuǎn)洗滌；同時計時器T1 得電，30s 后T1 動斷觸點斷開，Y2 斷電，正轉(zhuǎn)洗滌停止。同時T1 動合觸點閉合，計時器T2得電，2s后T2動合觸點閉合，輸出繼電器Y3得

70、電為“1”，洗衣機開始反轉(zhuǎn)洗滌，同時計時器T3得電，30s后T3動合觸點閉合，T4 得電，2s 后T4 動合觸點閉合，計數(shù)器CT100 計數(shù)1 次; T4 動斷觸點斷開，計時器T0、T1、T2、T3、T4 失電復(fù)位，T4失電后其動斷觸點恢復(fù)閉合，T0得電，2s后，Y2得電，開始正轉(zhuǎn)洗滌，如此循環(huán)5次，計數(shù)器CT100計數(shù)5次后，C100 動合觸點閉合，輸出繼電器Y4 得電為“1”，排水閥打開排水，待排水至低水位檢測開關(guān)K2時，輸入繼電器

71、X2動斷觸點斷開，Y4 失電為“0</p><p><b>　　5.5程序語句表</b></p><p><b>　　圖11程序語句表</b></p><p><b>　　結(jié) 語</b></p><p>　　通過本系統(tǒng)的設(shè)計，對全自動洗衣機的控制系統(tǒng)有了深入的理解。全自動

72、洗衣機控制系統(tǒng)利用了西門子PLC的特點，對按鈕、電磁閥、開關(guān)等其他一些輸入輸出點設(shè)備進行控制，實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時間由PLC內(nèi)計數(shù)器控制,所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間?？梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時間定下來,作為固定程序使用,也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地,數(shù)量及油污的程度來編程。只要稍作改變,就可以設(shè)計出諸如要多洗多甩的牛仔類衣物,輕洗輕甩的羊毛類衣物以及通用的標準洗滌程序,充分表其實用性。</p&

73、gt;<p>　　通過這次設(shè)計，對自動控制原理及應(yīng)用有了進一步認識，在這么多天的設(shè)計過程中學(xué)到了許多東西，不僅僅是畢業(yè)設(shè)計中的。也學(xué)到了不少其它的東西。設(shè)計中，我們遇到不懂或不明白的地方。除了查閱相關(guān)資料， 任老師也給了我們很多的指導(dǎo)?？傊?，這次設(shè)計為我們打開了以后面向?qū)嶋H應(yīng)用的大門，為我們以后做各項工作和進一步學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻</b>&l

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